盘式过滤机在氢氧化铝晶种过滤上的现状和发展趋势

真空盘式过滤机过滤原理是在真空作用下，在包裹着滤布的滤板的内外两侧形成的压力差，使溶液通过滤盘上的滤布，而料浆中固相颗粒截留在过滤布上，达到固液分离的目的^[2]。

1.现状

  盘式过滤机是一种固液混合物分离成滤饼和滤液的一种设备，在工业上的应用已经有一百多年的历史，早期的过滤机十分简单，开始主要应用于酿造行业^[3]。

目前我国还有部分氧化铝厂使用的是转鼓过滤机，此过滤机的缺点是占地面积大、生产效率低、产品附液量大、设备运转率低、检修费用高，严重影响着氧化铝厂的快速发展。

最近几年，我国的氧化铝行业已陆续从美国（EIMCO公司）法国（GAUDFRIN公司）、德国（KHD公司）等国家引进了数十台大型盘式过滤机，国际上各大盘式过滤机制造公司纷纷进入我国市场。从当时运行的情况看，其使用效果较好，充分显示了它与国内盘式过滤机相比有较多的优越性，当然价格也比国内的高好几倍。

铝是世界第二常用金属，而我国是铝资源大国（居世界第四，储蓄约26亿吨），也是氧化铝生产大国。随着我国经济的蓬勃发展，对铝的需求增大，也增加了对氧化铝行业用盘式过滤机性能的总体提出了更好的要求，促使了引进国外设备热潮，也促进了我国盘式过滤机在氢氧化铝晶种过滤上的盘式过滤机的发展。

中信重工在2000年后推出GLL系列高效盘式过滤机，尤其在氢氧化铝晶种过滤上已经成系列，具有多项新技术，目前已经制作和运行设计制作完成并投入工业应用的世界最大的氢氧化铝晶种过滤用的盘式过滤机GLL-300，滤盘直径达8米，本代表了国内最好水平，各项关键性能指标经鉴定达到世界先进水平。表1是国内外盘式过滤机在氢氧化铝晶种过滤工序上的国内外盘式过滤机性能比较。

表1 中外盘式过滤机性能比较

技术性能 指标	转鼓式 过滤机	GLL-80过滤机	GLL-120过滤机	德国某公司114m2	法国某公司114m2	法国某 公司 180m2	GLL-180 过滤机	GLL-300过滤机
过滤面积（m2）	40	80	120	114	114	180	180	180
滤盘直径（mm）	3000	3800	5300	5500	6000	6000	6200	8000
电机功率 (kw)	5.5	15	22	30	30	37	30	45
过滤机浸没率％	25	35	50	45	45	45	50	50
滤液含固量(g/l)	1.5	1.0	≤1.0	≤1.5	≤1.5	≤1.5	≤1.0	≤1.0
滤饼含水率(%)	20~22	16~18	12~18	14~18	14~18	14~18	12~16	12~16
过滤机脱饼率(%)	80	96	98	97	97	97	98	98
过滤机产量 (t/h·m2)	1.5	3.26	5	3.85	3.85	3.85	6	6

2、发展趋势

2.1目前基本结构

目前的氢氧化铝晶种过滤上盘式过滤机基本结构如图1所示，主要包含滤盘、中心轴、传动部、分配头和槽体几部分。滤盘是由一块块扇形板组合而成，扇形板上套有滤布，中心轴采用焊接异性结构，传动采用电机减速器并配备大小齿轮（大小皮带轮）和滑动轴瓦，一般有双分配头和单分配头两种结构。如图1所示。

 

图1盘式过滤机

Fig 1 disk filter

2.2存在的问题

2.1.1氢氧化铝晶种过滤目前使用的过滤介质一般为无纺布，正常使用周期为50~65天，这就意味着每隔一段时间就必须更换滤布，就必须拆装扇形板，而一块扇形板的重量在18Kg左右（参考中重GLL-180盘式过滤机扇形板重量），人工拆装十分艰难。

2.2.2传动部采用到小齿轮结构复杂，现场条件恶劣，纯轮副的维护较麻烦；若采用皮带传动，物料浓度的变化会引起传动扭矩的变化，引起皮带打滑现象，影响过滤机正常工作。而互动轴承摩擦系数大，能耗较高，并且现场维护较麻烦，经常出现烧瓦等现象。

2.2.3滤饼含液率高，产能低。密封不严，出现跑、漏、窜汽现象，导致系统真空度低，过滤压力小，滤饼含液率高，产能低。中心轴和槽体之间没有密封，致使槽体中的料浆液位低，导致过滤机吸液时间短，也是导致产能低的一个重要原因。

2.2.4整体能耗高。在盘式过滤机的结构设计中，由于扇形板、中心轴和分配头等的腔道大小、匹配关系不合理，以及密封不严等状况导致真空消耗量大。分配头和中心轴之间的动静摩擦面摩擦力大，使用滑动轴承等因素也是增加能耗的一个原因。

2.3解决思路

2.3.1试验指导。由于过滤各种物料性质的差异，即使同一种物料的温度、浓度、粒度不同，其过滤性能也会有很大的差异，通过过滤模拟试验，积累和分析试验数据，对盘式过滤机技术参数的设计进行指导。

2.3.2结构优化。采用新材料，新结构，在保证使用和节能等的前提下尽可能的进行进行结构简化，减轻重量。例如采用高工程塑料，小角度的扇形板；取消齿轮、皮带等中间环节；采用滚动轴承支撑等等。

2.3.3研制可靠的密封结构。在中心轴和槽体边设置密封装置，提高槽体内料浆液位，增大吸液区面积，提高产能，防止料浆流失。优良的分配头和中心轴之间的动静摩擦面密封，降低真空和压缩空气的跑、漏、窜，提高真空度，降低能耗。

2.4未来发展方向

2.4.1大型化

大型化是指滤盘的直径大型化，而不仅仅是过滤面积的增加。大型化不仅可以节约土地资源还可以降低设备的投资成本。例如一条年产20万吨的小型氧化铝厂需要氢氧化铝晶种过滤的盘式过滤机GLL-120两台（一般布置为用一备一），当提产到年产80万吨时，满足生产需要至少4台，再备用至少2台即总共最少6台。而大型化以后，一台GLL-180就可以满足年产40万吨，按用二备一则3台就满足生产。这样就可以节省三台过滤机的厂房、相配的工艺设备和操作人员等。

大型化具有节能降耗的优点。真空过滤的极限过滤推动力为一个标准大气压，即0.1MPa，这是抑制真空过滤后的滤饼含液率比压滤机高的主要原因。而当滤盘直径变大时，滤盘进入料浆的深度增加，根据压强计算公式P=ρgh，h增大，则滤盘所受物料的压力增加，即过滤推动力增加。对于氢氧化铝晶种过滤则可以在很低的真空度下正常工作，减小抽气量，节省能耗（真空过滤中，真空泵抽气是最大的耗能设备）。

大型化以后的滤盘可以设计为整体滤盘。整体滤盘可以整体加工制造，可以达到较好的平面度，可以保证滤盘运转平稳，偏摆较小。

2.4.2节能化

节能是社会发展进步不变的要求，每节省一度电，就可以节省0.404Kg标准煤。过滤机的各个密封环节更加有效，则可以防止真空泄露，降低真空泵的抽气量，降低其功率，节省能耗。目前所使用的滑动轴承可以设计为滚动轴承，降低摩擦功率损耗；直接采用电机减速器主轴的传动链，取消中间环节，提高传动效率；采用虹吸技术节约真空损耗等方式方法达到节能目的。

2.4.3智能化

如果进入盘式过滤机的物料的浓度、颗粒、温度可能阶段性的发生变化，滤布破损、液位下降等，这样就需要调整过滤机的转速、真空泵的抽气量以及空气压缩量的参数（压缩空气主要应用于反吹滤饼脱料）。若采用信息采集、分析、变频调速等方法，则过滤机变得智能化，更利于生产作业、管理和节能降耗等。

3.结语

目前国内的盘式过滤机在氢氧化铝晶种过滤上的应用已经比较成熟，基本已达到了世界先进水平，笔者认为在以后的发展趋势上还有很多可以改进的地方，也可以扩大盘式过滤机在其它领域、物料的过滤上的应用。

参考文献

[1]毕淑杰，江剑平，刘瑞.试验过滤机的设计与应用.矿山机械[J].2010.38（9）：125.

[2]唐立夫，王维一.过滤机[M].第一版.机械工业出版社，1984，1.

[3]尤胜利，40m²外滤式转鼓过滤机[D].硕士论文，2002.1.